李富強(qiáng)，高紅山，張連科，2，李宗盟，龐紅麗，潘保田

1.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院西部環(huán)境教育部重點實驗室，蘭州 730000

2.甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，蘭州 730000

3.信陽師范學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院，河南信陽 464000

0 引言

黃河內(nèi)蒙古河段穿行于陰山與鄂爾多斯高原之間，途經(jīng)烏蘭布和以及庫布齊兩大沙漠，同時伴隨著河套盆地的構(gòu)造沉降，河流長期在該區(qū)往復(fù)遷徙和泛濫淤積，形成典型的沙漠寬谷和沖積河道。利用鉆孔沉積巖芯資料，學(xué)者們對該區(qū)湖泊和沙漠的景觀演化過程進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為中更新世以來湖泊和沙漠經(jīng)歷了多次的擴(kuò)張—收縮過程[1-4]，關(guān)于河道變遷的報道反而較少。但大量地貌學(xué)證據(jù)表明該段河谷可能在早更新世就已發(fā)育[5-6]，如趙希濤等[7]對該區(qū)黃河最高級階地礫石層的測年研究認(rèn)為自2.5 Ma以來，黃河就一直存在于河套盆地。同時巨厚的盆地沉積地層也記錄著古河道沉積及其變遷的過程信息[8]，因此詳細(xì)研究鉆孔巖芯的沉積環(huán)境，不僅可以提取其中蘊含的古環(huán)境信息，對理解區(qū)域內(nèi)河流、湖泊、沙漠等景觀演變也具有十分重要的意義。

但鉆孔巖芯畢竟不如天然露頭剖面可以提供更多的沉積構(gòu)造信息，因此利用沉積物結(jié)構(gòu)特征如粒度特征是解析沉積地層常用的技術(shù)和手段。粒度作為沉積物顆粒最基本的表征之一，其特征與沉積物的形成環(huán)境有密切的關(guān)系，作為判斷沉積物搬運方式與機(jī)制、判別成因類型的重要依據(jù)，已被廣泛地應(yīng)用到沉積相分析和古環(huán)境的鑒別上[9-12]。本文對比分析了河套地區(qū)現(xiàn)代不同沉積環(huán)境的粒度特征，提取了不同沉積環(huán)境類型的代表性粒度識別標(biāo)志，進(jìn)而應(yīng)用到兩個深約20 m的鉆孔巖芯沉積環(huán)境的分析上，并對黃河后套平原段的景觀演化過程進(jìn)行探討。

1 研究區(qū)概況

河套盆地北抵陰山山脈，南接鄂爾多斯高原，總體走向近東西。盆地南北分別受鄂爾多斯高原北緣斷裂和陰山（包括狼山、色爾騰山、烏拉山和大青山）山前斷裂控制，東西被和林格爾斷裂及狼山山前斷裂夾持，呈現(xiàn)明顯的斷陷盆地狀態(tài)，內(nèi)部的斷裂也極為發(fā)育[8]。后套平原段一般指磴口至烏拉特前旗（西山咀）之間的河道（圖1），從鄂爾多斯高原到狼山南麓，地貌上可見洪積扇、河漫灘、沖積平原、荒漠、湖泊等諸多景觀，并且廣泛分布著黃河擺動留下的古河道洼地和牛軛湖等古河道遺跡。

該區(qū)處在東亞季風(fēng)的邊緣，為大陸性季風(fēng)氣候，屬溫帶干旱半干旱的荒漠和荒漠草原帶，年平均降雨量200～250 mm，潛在的蒸發(fā)量為1 000～2 000 mm，降水年際變化大，年內(nèi)分布極不均勻，75%的降水集中在7—9月，其他月份很少，表現(xiàn)出終年干旱少雨、日照長、積溫高、蒸發(fā)大的氣候特征[13-14]。

2 樣品與方法

2.1 樣品采集和巖芯獲取

在烏蘭布和沙漠北部邊緣和防洪大堤內(nèi)現(xiàn)代河道的河漫灘探取了兩個科研鉆孔巖芯，長度分別為21.28 m和20.41 m，取芯率均在80%以上。同時，在后套平原不同的地貌景觀和沉積單元內(nèi)采集了大量的現(xiàn)代表層樣品，其中河床樣品35個，河漫灘樣品33個，沙漠樣品29個，湖泊樣品5個（湖泊粒度參數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)偏差，偏度，峰度以及C和M值)引用了中科院南京湖泊研究所提供的數(shù)據(jù)）。然后，在實驗室內(nèi)利用英國Geotek公司生產(chǎn)的巖芯切割機(jī)（Core splitter）將巖芯沿縱向剖開，一半巖芯利用荷蘭Avaatech公司生產(chǎn)的X熒光掃描儀（XRF core scanner）進(jìn)行掃描，另一半巖芯以10 cm間隔進(jìn)行分樣，以測試粒度指標(biāo)。

2.2 粒度分析

沉積物粒度的測量在西部環(huán)境教育部重點實驗室進(jìn)行，首先取適量烘干后的樣品放入燒杯，加入10 mL濃度為10%的H2O2在電熱板上加熱直至無氣泡以除去有機(jī)質(zhì)；然后加入10 mL濃度為10%的稀HCL，繼續(xù)加熱至無氣泡去除碳酸鹽；待樣品冷卻后，將燒杯注滿水靜置12 h，之后將水抽出，加入10 mL分散劑（濃度為5%的六偏磷酸鈉溶液）在超聲波震蕩儀上震蕩以防止顆粒膠結(jié)，將振蕩后的樣品放入激光粒度儀測試。所用儀器為英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer 2000激光粒度儀，儀器測量范圍為0.02～2 000μm，反復(fù)測試誤差<1%。沉積物粒度組分按照Udden-Wentworth標(biāo)準(zhǔn)劃分為黏土（<3.9μm）、粉砂（3.9～63μm）和砂（>63μm），依據(jù)粒度概率曲線獲得的某些累積百分比處的顆粒直徑，采用Folket al.[15]提出的計算公式來計算平均粒徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差、偏度和峰度等粒度參數(shù)。

圖1 黃河后套平原段鉆孔巖芯位置圖和常見的沉積環(huán)境Fig.1 Location of the Inner Mongolian reaches of the Yellow River and the two drill cores,and photographs of present-day sedimentary environments

3 結(jié)果與討論

3.1 現(xiàn)代地表沉積環(huán)境粒度特征的分析和對比

3.1.1 粒度組成、粒度頻率曲線和概率累積曲線特征

沙漠沉積物基本以砂組分為主，占比達(dá)95%以上；河床沉積物以砂和粉砂為主，砂含量占到70%以上，粉砂占比約30%；河漫灘以粉砂為主，粉砂含量平均占到50%以上，砂的平均含量不足30%；湖泊沉積物以粉砂和黏土為主，粉砂約占50～75%，黏土占25%～50%（圖2c、表1）。沙漠沉積物的頻率曲線呈單峰正態(tài)分布，峰態(tài)尖銳，粒級組分相對比較集中，眾數(shù)粒徑主要集中在300～400μm之間，概率累積曲線顯示為“多跳躍—懸浮”兩段式，跳躍組分大約占到95%，截點位于2～3φ之間；河床沉積物的頻率曲線以雙峰為主，眾數(shù)粒徑主要集中在100～200μm之間，概率累積曲線顯示為“多跳躍—懸浮”兩段式，跳躍組分大約占到90%，截點位于3～4φ之間；河漫灘沉積物頻率曲線以雙峰為主，峰值寬緩，眾數(shù)粒徑主要集中在30～70μm之間，概率累積曲線顯示為“跳躍—懸浮”兩段式，懸浮組分大約占到50%，截點位于4～5φ之間，湖泊沉積物的頻率曲線十分寬緩，出現(xiàn)三個峰值，眾數(shù)粒徑主要集中在10～20μm之間；概率累積曲線顯示為“跳躍—多懸浮”兩段式，懸浮組分占到80%以上，截點位于5～6φ之間（圖2a，b、表1）。

可以發(fā)現(xiàn)，從沙漠、河床、河漫灘到湖泊沉積物組分由以砂為主逐漸變?yōu)樯昂头凵盀橹饕约胺凵昂宛ね翞橹?，并且搬運方式也由以跳躍方式為主逐漸變?yōu)閼腋“徇\。

3.1.2 粒度參數(shù)特征、C-M圖和粒度指數(shù)特征

從粒度參數(shù)的三維立體圖可以看出（圖2d），沙漠沉積物分選極好到好，中等峰度，正偏；河床亞相沉積物分選中等，峰度變化較大，正偏為主；河漫灘沉積物分選較差，峰度變化較大，正偏為主；湖泊沉積物分選差，峰度平坦，正偏和負(fù)偏都有分布。沙漠和湖泊沉積物的點群分布較為明顯，河床和河漫灘沉積物的粒度參數(shù)值雖有穿插，但是點群的界限還是存在差異。

圖2 后套平原現(xiàn)代地表不同沉積環(huán)境物質(zhì)的粒度特征（a）頻率曲線；（b）概率累計曲線圖；（c）粒度組分百分比三角圖；（d）粒度參數(shù)特征三維立體圖；（e）C-M圖，其中C為累積含量為99%所代表的粒徑值（μm），M代表中值粒徑（μm）；（f）Q1-Md-Q3圖，Q1為累積含量為25%時的粒徑，Q3為為累積含量為75%時的粒徑，M為中值粒徑Fig.2 Grain size characteristics of modern sedimentary environments in the Houtao plain(a)size distribution curves;(b)cumulative probability curves;(c)sand-silt-clay ratios;(d)sorting,skewness and kurtosis;(e)C-M diagram(C=grain size corresponding to 99%cumulativecontent;M=median grain size);(f)grain size cumulativecontent(Q1=25%;Q3=75%;Md=median grain size)

表1 現(xiàn)代地表不同沉積環(huán)境的物質(zhì)粒度特征Table 1 Grain sizes characteristics of sediments in different modern sedimentary environments

C-M圖是應(yīng)用每個樣品的C值和M值繪成的圖形，其中C代表樣品的最粗粒徑，反映樣品搬運介質(zhì)能量的上限，是樣品累積曲線上顆粒含量99%時對應(yīng)的粒徑，M是累積曲線上50%處所對應(yīng)的粒徑，為中值粒徑，代表營力的平均動能。如圖2e所示，湖泊沉積物位于C-M圖的左下方，反映主要為靜水沉積，C值主要在40～200μm，M值主要在6～36μm；河漫灘沉積物的C-M圖反映主要以均勻懸浮為主，C值主要在130～280μm，M值主要在42～65μm；河床沉積物C-M圖反映主要以遞變懸浮為主，C值主要在200～400μm，M值主要在80～170μm；沙漠沉積物C-M圖反映主要以滾動組分為主，C值主要在410～670μm，M值主要在210～260μm。粒度指數(shù)特征圖中Q1是樣品累積曲線上顆粒含量25%時對應(yīng)的粒徑，Q3是樣品累積曲線上顆粒含量75%時對應(yīng)的粒徑，利用Q1-Md-Q3圖可以直接看出沉積物的分選程度，偏度的變化，從而得知沉積物的形成環(huán)境。

由圖2f可以看出，沙漠沉積物的中值粒徑最大，Q1和Q3與Md值很接近，分選最好；河床和河漫灘沉積物的中值粒徑分別為2～3φ和3～4φ之間，相比于沙漠沉積物，Q1和Q3遠(yuǎn)離于Md值，分選差；湖泊沉積物的中值粒徑最小，分布在5～7φ之間，Q1和Q3與Md值相差很大，分選最差，由此后套平原現(xiàn)代地表不同沉積環(huán)境物質(zhì)Q1-Md-Q3的特征有明顯的差異。

3.1.3 粒度指標(biāo)對環(huán)境的指示意義

沉積物的粒度受搬運介質(zhì)、搬運方式以及沉積環(huán)境等因素控制，因此沉積物的粒度特征可用來反演其成因或搬運沉積條件[16]。從黃河后套平原不同沉積環(huán)境的沉積物粒度特征分析結(jié)果來看，雖然部分粒度指標(biāo)在不同環(huán)境中有相似性，僅憑單一的粒度參數(shù)很難嚴(yán)格區(qū)分兩種不同類型的沉積物。當(dāng)采取多種的粒度特征解析方法和手段時，即使不同類型沉積物的某些數(shù)據(jù)點存在相互穿插，但點群的界限常常很明顯，因此粒度的組分特征，參數(shù)組合特征以及粒度特征圖解綜合分析能夠有效地區(qū)分不同沉積成因的沉積物，為以后本區(qū)域的沉積環(huán)境研究提供參考依據(jù)。沙漠砂的粒徑最粗，主體為跳躍組分，被風(fēng)力長途搬運再沉積，分選相對較好，這與殷志強(qiáng)等[17]對北方部分地區(qū)沙漠砂的粒度特征研究中，認(rèn)為的沙漠砂粒度由一個極其明顯的粗粒跳躍組分構(gòu)成，中值粒徑一般位于100～300μm，分選性極好的結(jié)果相似。區(qū)域內(nèi)河流沉積物主要來自于上游遠(yuǎn)距離搬運以及周邊沙漠沉積物的輸入[18]，由此河流沉積物要細(xì)于沙漠沉積物。由于河流的多物源沉積和水動力強(qiáng)弱的變化造成河床和河漫灘沉積物分選相對較差，峰度變化較大。受水動力強(qiáng)弱的影響河床沉積物要粗于河漫灘沉積物，且多為跳躍組分[17]。相對于河流以及沙漠沉積物，湖泊沉積物的動力條件是最弱的，由此粒度最細(xì)，并且以懸浮組分為主。

3.2 鉆孔巖芯沉積相劃分和粒度參數(shù)特征

綜合鉆孔巖芯的巖性描述、粒度分析并結(jié)合現(xiàn)代表層不同沉積相的粒度特征，初步對兩個鉆孔的沉積相進(jìn)行了劃分。

根據(jù)沉積物組成和粒度特征初步將DKZ04從上到下劃分了7段（圖3），其中頂部0～2.76 m沉積物以灰黃色細(xì)砂為主，比較松散；眾數(shù)粒徑集中在200～300μm之間，概率累積曲線為“多跳躍—懸移”的二段式，跳躍組分和懸移組分的截點在2～3φ之間，跳躍組分占到95%以上；該段的平均粒徑分布在82～280μm之間，平均值為170μm；標(biāo)準(zhǔn)偏差分布在0.5～1.3之間，分選較好到中等；偏度變化較大，主要分布在0.1～0.3之間，正偏為主；峰態(tài)以1～2為主，為中等—尖銳峰態(tài)類型；C-M圖反映以滾動組分為主；C-M圖和粒度指數(shù)特征與現(xiàn)代沙漠沉積物相似。各種粒度特征與現(xiàn)代沙漠環(huán)境的粒度特征相似，因此本段為沙漠相沉積。

圖3 鉆孔巖芯DKZ04粒度特征和沉積相劃分Fig.3 Grain size and classification of sedimentary facies in Core DKZ04

2.76 ～9.54 m，10.54～13.55 m以及14.87～19.47 m之間沉積物都為灰黑色細(xì)砂，部分細(xì)砂層位中夾有黏土顆粒，細(xì)砂層中泥質(zhì)內(nèi)碎屑的存在通常指示了河床相沉積環(huán)境[19-20]。眾數(shù)粒徑集中在100～200μm之間，概率累積曲線為“多跳躍—懸移”的二段式，跳躍組分和懸移組分的截點在2～4φ之間，跳躍組分占到80%以上；該段的平均粒徑分布在70～324μm之間，平均值為183.7μm；標(biāo)準(zhǔn)偏差分布在0.5～2.9之間，分選較好到差；偏度變化較大，在0～0.7之間，正偏為主；峰態(tài)以0.6～3為主，為中等—尖銳峰態(tài)類型；C-M圖反映主要以遞變懸浮為主；C-M圖和粒度指數(shù)特征的投影區(qū)域與現(xiàn)代河床沉積物相似。綜合這三段粒度以及沉積構(gòu)造特征，指示為河床亞相。

9.54 ～10.54 m和19.47～21.28 m之間的沉積物為灰褐色黏土與粉砂薄層互層，粒徑出現(xiàn)兩個峰值，眾數(shù)粒徑集中在10～70μm之間，概率累積曲線為“跳躍—多懸移”的二段式，跳躍組分和懸移組分的截點在2～4φ之間，懸浮組分占到30%以上；9.54～10.54 m之間的平均粒徑分布在6～74μm之間，平均值為31.3μm；19.47～21.28 m之間的平均粒徑分布在67～149μm之間，平均值為100μm；標(biāo)準(zhǔn)偏差分布在1.3～3之間，分選較差到差；偏度變化較大，在-0.2～0.6之間，以負(fù)偏態(tài)為主，正偏也有分布；峰態(tài)分布在0.6～2.2之間，為平坦—中等峰態(tài)類型；C-M圖反映以均勻懸浮為主；C-M圖和粒度指數(shù)特征的投影區(qū)域與現(xiàn)代河漫灘沉積物相似。綜合這兩段的粒度特征與現(xiàn)代環(huán)境粒度特征對比分析，指示為河漫灘沉積環(huán)境。

13.55 ～14.87 m之間沉積物為灰褐色黏土；眾數(shù)粒徑集中在5～10μm之間，概率累積曲線為“跳躍—多懸移”的二段式，跳躍組分和懸移組分的截點在4～6φ之間，懸浮組分占到90%以上；該段的平均粒徑分布在4～28μm之間，平均值為8.2μm；標(biāo)準(zhǔn)偏差分布在1.1～2.5之間，分選較差到差；偏度變化較大，在-0.3～0.1之間，以負(fù)偏態(tài)為主；峰態(tài)分布在1～1.5之間，為平坦—中等峰態(tài)類型；C-M圖位于左下方，粒徑最小，反映以靜水沉積為主；C-M圖和粒度指數(shù)特征與現(xiàn)代湖泊沉積物相似。粒度特征表現(xiàn)為湖泊相沉積。

鉆孔HDZ04依據(jù)巖性以及粒度特征從上到下分為5段（圖4），其中頂部0～4.36 m以及8.25～9.97 m之間沉積物均為灰黃色黏土和粉砂質(zhì)黏土，部分層位夾有薄層粉砂；眾數(shù)粒徑集中在30～70μm之間，概率累積曲線為“跳躍—懸移”的二段式，跳躍組分和懸移組分的截點在4～5φ之間，懸浮組分占到50%以上，說明沉積物為低能的水動力條件；0～4.36 m之間沉積物的平均粒徑分布在7～54μm之間，平均值為23.7μm；8.25～9.97 m 之間的平均粒徑分布在20～50μm之間，平均值為27.4μm；標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，分布在1.1～2.1之間，分選較差；偏度變化較大，多為正偏，以0.24～0.4居多；峰態(tài)以0.9～1.1為主，為平坦—中等峰態(tài)類型；C-M圖反映以均勻懸浮為主；C-M圖和粒度指數(shù)特征的投影區(qū)域與現(xiàn)代河漫灘沉積物相似。粒度特征與現(xiàn)代漫灘沉積物相似，因此這兩段沉積物表現(xiàn)為河漫灘沉積環(huán)境。

圖4 鉆孔巖芯HDZ04粒度特征和沉積相劃分Fig.4 Grain size and classification of sedimentary facies in Core HDZ04

4.36 ～8.25 m以及12.54～20.41 m之間沉積物都為灰黃色和灰黑色的細(xì)砂；眾數(shù)粒徑集中在100μm左右，概率累積曲線為“多跳躍—懸移”的二段式，跳躍組分和懸移組分的截點在2～3φ之間，跳躍組分占到70%以上，說明沉積物水動力增強(qiáng)，搬運介質(zhì)強(qiáng)度較大；4.36～8.25 m之間的平均粒徑分布在50～200μm之間，平均值為110μm；12.54～20.41 m之間沉積物的平均粒徑分布在110～300μm之間，平均值為220μm；標(biāo)準(zhǔn)偏差多分布在0.7～2之間，分選中等到較差；偏度變化較大，正偏為主，以0.2～0.4居多，說明沉積物粒度分布的尾端以粗顆粒為主；峰態(tài)以1～3為主，為中等—尖銳峰態(tài)類型；C-M圖反映以遞變懸浮為主；C-M圖和粒度指數(shù)特征與現(xiàn)代河床沉積物相似。綜合該段沉積物的粒度特征與現(xiàn)代河床沉積物相似，因此表現(xiàn)為河床沉積環(huán)境。

9.97 ～12.54 m之間的沉積物較為復(fù)雜，細(xì)砂、粉砂和黏土層相間出現(xiàn)；頻率曲線圖和概率累計曲線圖指示既有河床沉積也有河漫灘沉積；C-M圖反映既有均勻懸浮也有遞變懸浮；C-M圖和粒度指數(shù)特征指示與現(xiàn)代河床和河漫灘沉積物相似；粒度特征表現(xiàn)為河床—河漫灘交替出現(xiàn)，可能指示了河道的頻繁變遷。

3.3 粒度特征指示的后套平原景觀演化與環(huán)境變遷

從各沉積相在鉆孔整體的統(tǒng)計比例來看（表2），鉆孔巖芯HDZ04河床亞相的沉積厚度為11.6 m，占鉆孔巖芯的57%；河漫灘沉積厚度約為6 m，占鉆孔巖芯的30%；剩余的2.57 m為河床和河漫灘的交替沉積，占鉆孔巖芯的13%；在鉆孔中至少發(fā)生了8次沉積相的變化。鉆孔巖芯DKZ04河床的沉積厚度為14.39 m，占鉆孔巖芯的68%；河漫灘的沉積厚度為2.81 m，占鉆孔巖芯的13%；湖泊相的沉積厚度為1.32 m，占鉆孔巖芯的13%；沙漠相的沉積厚度為2.76 m，占鉆孔巖芯的6%。

表2 鉆孔巖芯中沉積相的分布長度和比例Table 2 Extent and percentage of sedimentary facies in cores

沉積相的變化很好的記錄了河流側(cè)向擺動的歷史，并且在兩個鉆孔中發(fā)育有厚達(dá)7～8 m的河床相沉積物。由于河道單次側(cè)向遷移形成的砂體厚度總是小于其河流的水深[21]，然而黃河內(nèi)蒙段的灘槽差不超過5 m，并且根據(jù)多年水文站觀測數(shù)據(jù)，大洪水期水深不超過5 m[22]，因此在后套平原段的水深一般不超過5 m，那么對于厚度在5 m以下的河道砂體才有可能是河道單次側(cè)向移動過程中形成的，而超過5 m的河床相沉積層可能指示了在河流的頻繁擺動過程中，一些原來形成的粉砂和黏土質(zhì)河漫灘或者湖相沉積層被河流侵蝕，使得多期的河床相沉積物累積沉積，代表了多次的河道變遷。由此從沉積相的分布以及巨厚河床相堆積層的出現(xiàn)指示了河流經(jīng)過了多次的沉積旋回，擺動頻繁。通過遙感影像、地形圖和地貌沉積記錄發(fā)現(xiàn)，在后套平原保存著豐富記錄古黃河變遷的遺跡，分布著大量的古河道洼地，牛軛湖和古河道高地[23]，表明黃河在后套平原改道頻繁，河道流經(jīng)之處遍及整個平原。歷史文獻(xiàn)[24-25]也記載了在后套平原中發(fā)育有多支古河道，河道變遷頻繁。

3.4 烏蘭布和北部沙漠景觀的形成時代

地層中古風(fēng)成砂的出現(xiàn)是表征沙漠出現(xiàn)和擴(kuò)張最為直接可靠的證據(jù)[26]，鉆孔DKZ04的頂部河床亞相結(jié)束之后，表層才發(fā)育了2.76 m厚的沙漠砂，表明在磴口以西沙漠環(huán)境出現(xiàn)的時代不會太早。從DKZ04鉆孔的光釋光測年結(jié)果來看，頂部河床相7.2 m處的測年結(jié)果為7.6±0.7 ka，由此得出0～7.2m的平均沉積速率為0.95 m/ka，運用線性內(nèi)插法獲得了沙漠砂出現(xiàn)的年代大約是2.6 ka。另外，在位于該鉆孔以東約13km的DKZ06鉆孔頂部1.5 m處的黏土層中獲得了一個14C年代，結(jié)果為2 283±72 cal a B.P.，其黏土層上覆為沙漠砂[27]，據(jù)此可以推斷風(fēng)沙堆積晚于2.3 ka。從已有的烏蘭布和北部沙漠形成年代的研究來看，侯仁之等[28]在對該區(qū)的考古遺跡進(jìn)行詳細(xì)的野外考察時，結(jié)合歷史文獻(xiàn)資料認(rèn)為其形成于漢代以后；賈鐵飛等[29-30]對烏蘭布和沙漠北部太陽廟和磴口地區(qū)的湖相沉積—風(fēng)成砂沉積序列進(jìn)行了14C定年，認(rèn)為在人類大規(guī)模開墾的漢代之前沙漠就已形成；范育新等[31]通過對烏蘭布和沙漠中部3個沙丘/沙山鉆孔沉積物的OSL定年，并且結(jié)合該地區(qū)歷史文獻(xiàn)記錄對比，認(rèn)為現(xiàn)今的烏蘭布和沙漠北部區(qū)域的沙漠景觀只是距今2 ka以來逐漸形成的。綜上所述，烏蘭布和沙漠北部的風(fēng)沙堆積可能出現(xiàn)于距今兩千多年的秦漢時期。

從氣候資料來看，在2 ka左右，董哥洞的石筍記錄顯示東亞夏季風(fēng)變強(qiáng)[32]；位于研究區(qū)西北部，處在干旱區(qū)南部邊緣的柴達(dá)木盆地中的蘇干湖粉塵記錄也顯示低塵暴特征，反映西伯利亞高壓的影響較微弱[33]；這些氣候記錄表明在約2 ka時有效濕度相對偏高，不利于大規(guī)模的風(fēng)沙物質(zhì)供應(yīng)[34]。鉆孔資料指示了黃河流經(jīng)此處并且擺動遷移頻繁，沙漠砂覆蓋于河床砂之上，由此沙漠的形成可能與河道的遷移廢棄有關(guān)。歷史文獻(xiàn)資料表明在2 000年前，黃河主河道在狼山山前流動，史稱“北河”，之后該河道逐漸廢棄，從清道光年間（約1850年）開始，“北河”斷流，南河成為主河道，逐漸演化為現(xiàn)代黃河，河道的側(cè)蝕擺動為該區(qū)沙漠的形成或者說現(xiàn)今烏蘭布和沙漠北部地區(qū)的沙漠化進(jìn)程提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[23]；?？〗艿萚35]通過對先秦歷史文獻(xiàn)資料研究認(rèn)為位于磴口以西、狼山山前的屠申澤為黃河支流水系補(bǔ)給的湖泊，并且發(fā)育有綠洲，隨后由于黃河的改道導(dǎo)致湖泊干涸以及綠洲沙漠化。除此之外，從歷史文獻(xiàn)記錄來看，此時期正好對應(yīng)于秦漢時期的大規(guī)模移民屯墾，人口急劇的增長帶來的農(nóng)業(yè)活動的增強(qiáng)破壞了河套平原本來和諧的自然環(huán)境，森林面積急劇減小，草原不斷被開墾，人工農(nóng)業(yè)植被不斷地取代了林草自然植被，已經(jīng)裸露的河流沉積物風(fēng)蝕、水蝕日趨嚴(yán)重。并且隨著漢代之后的大規(guī)模棄墾導(dǎo)致的土地荒廢，加劇了區(qū)域內(nèi)的水土流失以及沙漠化的進(jìn)程[28,31,36-37]，誘使烏蘭布和沙漠北部地區(qū)沙漠景觀的形成，近2 000年以來到達(dá)磴口以西的位置。因此，磴口以西的沙漠景觀應(yīng)該是約2 000年以來黃河河道擺動和人類活動共同作用的產(chǎn)物。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)黃河后套平原段現(xiàn)代地表不同環(huán)境的粒度特征，采用多種統(tǒng)計方法建立了沉積物粒度特征與沉積環(huán)境之間的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而應(yīng)用到區(qū)域內(nèi)鉆孔巖芯沉積相的劃分中，發(fā)現(xiàn)HDZ04和DKZ04鉆孔中主要以河床亞相為主，沉積相分布指示了該段河流經(jīng)歷了多次的沉積旋回，河道擺動頻繁。

（2）鉆孔巖芯DKZ04的沉積相分析表明磴口以西沙漠景觀出現(xiàn)的時代較晚，鉆孔巖芯沉積物的光釋光測年結(jié)果反映，烏蘭布和沙漠北部地區(qū)沙漠景觀的形成大約在距今2 ka的秦漢時期，是黃河河道改道廢棄導(dǎo)致的湖泊干涸和綠洲沙漠化以及大規(guī)模的人類活動共同作用的結(jié)果。